旱災是世界上影響面積最廣,造成農(nóng)業(yè)損失最大的自然災害類型之一。近幾十年來旱災的影響愈加嚴重,其造成的損失顯著增加,除直接導致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、食物短缺外,持續(xù)旱災還導致部分地區(qū)土地資源退化、農(nóng)業(yè)資源耗竭、生態(tài)環(huán)境破壞等,成為制約經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。從旱災表現(xiàn)形式看,顯性旱災頻次遞增伴隨隱性干旱隱患加大。偏離旱災形成機理的傳統(tǒng)抗旱模式,在獲得短期農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的同時,也導致了農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的干旱累積,誘發(fā)一系列水文、地質(zhì)和環(huán)境災害,破壞了資源利用的代際平衡,制約了生態(tài)與社會和諧發(fā)展。
貴州地處我國西南,境內(nèi)喀斯特充分發(fā)育,地貌以山地和丘陵為主,是全國唯一沒有平原支撐且喀斯特山地環(huán)境典型的內(nèi)陸高原山區(qū)省份。特殊的地形地貌特點導致區(qū)內(nèi)干旱災害頻繁發(fā)生,因旱社會經(jīng)濟損失愈趨嚴重。近年典型的旱災有2009-2010年連年旱、2011年夏秋連季旱、2013年夏旱,其伴生災變鏈式演化對旱區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了直接或間接深度影響。
本書是在水利部公益性行業(yè)科研專項項目(201301039)“變化環(huán)境下貴州旱災形成機理及管理信息系統(tǒng)”支撐下完成,基于貴州旱災孕災環(huán)境,分析了貴州旱災災變規(guī)律與致災機理,開展了貴州農(nóng)業(yè)干旱風險評估與區(qū)劃、旱災預測預警、旱災管理體系等方面的分析研究,并開發(fā)了貴州旱災綜合管理信息系統(tǒng)。
。1)貴州干旱災害的主要變化環(huán)境因子。從氣象角度分析了主要氣象要素變化的Hurst現(xiàn)象和變化周期、降水量持續(xù)性和反持續(xù)性以及蒸發(fā)量演變態(tài)勢;從水文角度分析了研究區(qū)不同時間尺度的徑流量變化規(guī)律;從氣候、水文和人類活動等角度對研究區(qū)水資源變化情況進行了定量化研究,探索了水文徑流要素變化的主要影響因素及相應的影響程度。
。2)貴州旱災災變規(guī)律及致災機理。以SPEI作為研究區(qū)干旱指標識別方法的分析結(jié)果與歷史記載的一致性進行了探討,以成災率為指標,對研究區(qū)旱災時空分布規(guī)律、演變態(tài)勢、抗旱防御重點區(qū)域等進行了深入研究,得出了SPEI與降水量、相對濕度以及日照時數(shù)顯著相關的結(jié)論;提出了基于趨勢分析的非一致性旱災損失頻率分析方法,結(jié)果表明,貴州頻率低的極端旱災成災率呈現(xiàn)降低趨勢,頻率高的旱災成災率呈現(xiàn)增加趨勢。同時,貴州社會防御旱災、應急抗旱水平總體相對較低;干旱發(fā)生時間、持續(xù)時間是貴州干旱致災的核心因素,就農(nóng)業(yè)影響而言,孕災環(huán)境和抗旱能力是使成災結(jié)果擴大或縮小的因素,而非干旱致災的決定性因素。
。3)貴州干旱災害風險評估;谛畔U散理論的風險評估結(jié)果表明,隨著貴州省各市(州)旱災成災程度增加,成災風險概率值總體上呈現(xiàn)下降勢態(tài)。農(nóng)業(yè)干旱災害風險區(qū)劃成果表明:風險較高的區(qū)域為北部的遵義一帶和西部的畢節(jié)一帶,風險較低的為中部的貴陽、黔南和黔東南一帶及銅仁和黔東南東部小部分區(qū)域。從致災因子危險性、承災體暴露性和脆弱性以及抗旱減災能力角度出發(fā),對典型區(qū)年尺度的干旱災害風險進行分析,并通過各典型區(qū)旱災風險指數(shù)與因旱糧食損失、綜合減產(chǎn)系數(shù)的相關分析,建立旱災風險指數(shù)與因旱糧食損失、綜合減產(chǎn)系數(shù)的聯(lián)系;同時,以玉米、小麥作為典型區(qū)干旱風險評估研究對象,對其不同生育階段干旱災害風險的時間和空間分布情況進行分析,并將得到的干旱災害風險指數(shù)和玉米、小麥的產(chǎn)量波動情況進行了相關性分析,建立了干旱災害風險指數(shù)和產(chǎn)量的聯(lián)系。
。4)貴州典型區(qū)干旱災害預測。基于作物缺水率建立的改進多元集對模糊干旱災害預測、預警模型不僅適用于作物生育期和年尺度的預測,還能體現(xiàn)出水利工程在貴州抗旱減災中發(fā)揮的巨大作用。實時動態(tài)修正的農(nóng)業(yè)旱情旱災預測模型能夠與天氣預測、土壤含水率監(jiān)測和灌溉管理等相結(jié)合,可以準確地對農(nóng)作物旱情及早災損失進行動態(tài)預測,尤其適用于以縣級行政區(qū)劃為評價區(qū)、以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單元的小區(qū)域尺度上的旱情旱災預測與抗旱管理決策。
。5)貴州干旱風險管理體系。構(gòu)建貴州省干旱災害風險管理框架,提出了適合貴州的抗旱措施,完善了貴州干旱災害風險管理體系。
(6)貴州旱災綜合管理信息系統(tǒng)開發(fā);贛icroSoftVisualStuti02010可視化開發(fā)平臺,采用嵌入ArcGISEngine二次開發(fā)組件,實現(xiàn)了對貴州旱災數(shù)據(jù)的管理與分析,能夠完成旱災基礎數(shù)據(jù)的載入、旱災區(qū)劃、旱災預測、旱災風險評估和干旱預警等多個功能,并能夠?qū)⒎治鼋Y(jié)果以圖形、圖表的形式進行表達并按指定格式輸出,實現(xiàn)貴州旱災綜合智能化管理,為貴州旱災管理實現(xiàn)由被動抗旱向主動抗旱轉(zhuǎn)變提供科技支撐。
參與本書撰寫的人員有:徐建新、商崇菊、王小東、黃鑫、楊靜、張澤中、雷宏軍、樊華、郝志斌、李彥彬、慎東方等。本書共計45萬字,其中徐建新2萬余字,商崇菊12.2余萬字,王曉東6萬余字,黃鑫7.3萬余字,楊靜約2萬字,張澤中約2.5萬字,雷宏軍約2萬字,樊華2.2萬字,慎東方0.6萬字,黃麗約2萬字,貴州省水利水電勘測設計研究院郝志斌約4.2萬字,其余人員約2萬字。
在本書編寫過程中,編委會成員通力合作,從野外實地調(diào)查到成果形成,進行了大量的資料分析工作。書稿撰寫期間,得到了貴州省氣象、農(nóng)委、國土等多部門的專家不吝指導,并得到貴州省興仁縣水務局、湄潭縣水務局和修文縣水務局等單位的大力配合,同時書中參閱了大量文獻,借此機會,著者向所有智庫、文獻貢獻者表示衷心感謝!科學出版社對本書的出版給予了大力支持,編輯為此付出了辛勤勞動,在此表示誠摯謝意!
限于編者水平有限,書中難免存在諸多不足之處,敬請讀者不吝賜教!